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Reología de AlimentosReología de Alimentos – Ingº Alfredo A. Carmona Ruíz – Ingº Alfredo A. Carmona Ruíz
PROPIEDADES y REOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:PROPIEDADES y REOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS:Características organolépticas, físicas y Características organolépticas, físicas y
reológicas.reológicas.Ingº Alfredo Abelardo Carmona Ruí[email protected]
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS
DACTIAAREA DE INGENIERIA DE LOS ALIMENTOS
Reología de AlimentosReología de Alimentos – Ingº Alfredo A. Carmona Ruíz – Ingº Alfredo A. Carmona Ruíz
Propiedades y reología de alimentos Propiedades y reología de alimentos
OBJETIVOS: Conocer y determinar las principales propiedades físicas de los alimentos.Definir y comprender las características organolépticas de los alimentos. Presentar el comportamiento estrés-deformación de los alimentos.Repasar los modelos reológicos para fluidos e introducir los modelos específicos para alimentos.Comprender la dependencia de las propiedades reológicas con los factores ambientales y de concentración.Conocer los métodos de determinación de propiedades reológicas aplicables en diferentes situaciones.Estudiar el comportamiento reológico de materiales (alimentarios) cuyas propiedades cambian con el tiempo.
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La persona lleva consigo sus propios instrumentos de análisis: sus cinco sentidos.
MÉTODOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DE UN MÉTODOS PARA EVALUAR LA CALIDAD DE UN ALIMENTOALIMENTO
Evaluación sensorial
Experimentación sobre animales
Ensayos microbiológicos
Análisis físico-químicos y bioquímicos
Dificultad en establecer una correlación entre la percepción sensorial y parámetros a analizar por otros
métodos.
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Evaluación Sensorial
• EL HOMBRE COMO INSTRUMENTO DE
MEDICIÓN
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Hasta hoy en día se duda de su carácter objetivo y fiable como medida de calidad debido a la subjetividad inherente al instrumento de medida como es el ser humano.
Frente a esta idea se puede argumentar que las medidas efectuadas con instrumentos analíticos tampoco son tan objetivas como se piensa, ya que también están sujetas a los errores del operador.
El hecho más importante a recordar cuando se incorporan ingredientes a los alimentos es que en último término los alimentos deben resultar agradables para el consumidor.
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• Esto depende de su aspecto (apariencia general), sabor, olor y textura.
• Tales aspectos se valoran a través de nuestros sentidos.
• Los Ingenieros de alimentos están tratando cada día más de utilizar equipos para medir los factores que determinan el sabor, aroma o textura de los alimentos.
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Cuando nos referimos a nuestros sentidos se trata de vista, oído, olfato, tacto y gusto.
Algunos científicos añaden otros tres sentidos: temperatura, dolor y equilibrio.
Gusto y olfato son los receptores químicos más importantes y suelen usarse junto con el equipo más costoso encontrado en los laboratorios.
La vista y el oído, actúan a distancia, por lo que el individuo no precisa establecer contacto con el alimento para usar estos sentidos.
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MUCHOS EVALUADORESEXPERIENCIA ADQUIRIDA
(maestros)
gran fiabilidad a los juicios de las personas que estiman las propiedades
de los alimentos
dependencia
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Proporcionar respuestas a cuestiones prácticas
Especificaciones y control de calidad (conjunto de características de un producto o servicio que le confieren su capacidad para satisfacer las necesidades establecidas o implicadas)
Estudios de vida útil
Contaminación potencial
Ajuste del producto
Reformulación del producto
Elaboración del mapa del producto
Aceptabilidad del producto
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Medios con los que el ser humano percibe y detecta el mundo que lo rodea
Las interpretaciones de las sensaciones que son eviadas al cerebro por los cinco sentidos tienen lugar en el cerebro
VISTA
OLFATO
GUSTO
TACTO
OIDO
Ojo
Nariz
Lengua
Piel
Daltonismo
Oído
Análisis de alimentos por medio de los sentidosIdentificación, medida, análisis e interpretación de las propiedades de un producto que se perciben a través de los cinco sentidos
Sordera
Lesiones (localizadas)
Anosmia
Resfriados
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VISTA
OLFATO
GUSTO
TACTO
OIDO
Color (tono, intensidad, viveza, brillo, uniformidad)AparienciaFormaSuperficieTamañoOlor Aroma
Percepción de sustancias volátiles por medio de la nariz (el aire es el medio de
transmisión)
Detección después de haber puesto el alimento en la boca (el medio de
transmisión es la mucosa del paladar)Gusto (dulce, salado, ácido, amargo; picante, alcohólico)Sabor
TexturaTemperaturaPesoCaracterísticas superficialesSonidos (aire y huesos)
Propiedades sensoriales: atributos de los alimentos que se detectan por medio de los sentidos.
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Ejemplos de los mensajes que nos aporta cada sentido Ejemplos de los mensajes que nos aporta cada sentido sobre los alimentos son:sobre los alimentos son:
Oído:Chisporroteo
relacionado con la temperatura
Textura
Dolor:PimientaPicante
Tacto:Textura
ConsistenciaMaduración
Sensaciones de la boca
Olfato:FrescuraMadurezCarácter
Identificación
Gusto:SaladoDulceÁcido
Amargo
Vista:Color
TamañoForma
FrescuraMaduración
Calidad
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Propiedad de los alimentos que es detectada por los sentidos del tacto, la vista y el oído, y que se manifiesta cuando el alimento sufre una deformación Dureza
CohesividadViscosidadElasticidadAdhesividadFragilidadMasticabilidadGomosidad
Fuerza requerida para comprimir una sustancia entre las muelas o entre la lengua y el paladarGrado hasta el que se comprime una sustancia entre los dientes antes de romperseFuerza requerida para pasar un líquido de una cuchara a la lenguaGrado hasta el cual regresa un producto a su forma original una vez comprimido entre los dientesFuerza requerida para retirar el maaterial que se adhiere a la boca durante su consumoFuerza con la que un material se desmorona, cruje o se estrella (alta dureza y baja cohesividad)Tiempo requerido para masticar la muestra, para un valor constante de aplicación, y reducirla a una consistencia adecuada para tragarla ( dureza, cohesividad y elasticidad)Densidad que persiste a lo largo de la masticación (baja dureza y alta cohesividad).
TEXTURA
Sólido: TexturaSemisólido: ConsistenciaLíquido: Viscosidad
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FibrosidadGranulosidadCristalinidadEsponjosidadFlexibilidadFriabilidadHilosidadTersuraAspereza
HumedadGrasosidadSebosidadAceitosidadResequedadHarinosidadSuculenciaTerrosidad
Se manifiestan diferentes propiedades de textura en diferentes momentos (presión, mordisco, masticación, deglución, etapa residual)
Pruebas: alineación correcta de dientes, ausencia de caries enmascaramiento de color y sabor (solución salina, menta fuerte, anestésico,...)
TEXTURA
Dureza CohesividadViscosidadElasticidadAdhesividadFragilidadMasticabilidadGomosidad
Mecánicos Geométricos Composición
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TEXTURA
VariabilidadDificultad en la ejecuciónPeculiaridades en la interpretación
Aplicación de una fuerza (compresión, corte, punción, flexión, extensión,...) y medida de la respuesta.(viscosímetros, consistómetros,...)
Métodos físicos y químicos
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La persona lleva consigo sus propios instrumentos de análisis: sus cinco sentidos.
Para el consumidor, los atributos + importantes del alimento son:
Características organolepticas:Textura, bouquet, sabor, aroma, forma y color.Son las que determinan las Preferencias individuales por determinados productosPequeñas diferencias entre estas características en productos semejantes de marcas diferentes hacen que el consumidor se incline por el mejor.
Dificultad en establecer una correlación entre la percepción sensorial y parámetros a analizar por otros
métodos.
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Textura:Sensación subjetiva provocado por el comportamiento mecánico y reológico del alimento en la masticación y la deglución.Característica
primariaCaracterística
secundariaCalificativo
Normalmente empleadoCarácter. MecánicasDurezaCohesividad
ViscosidadElasticidadAdhesividadCaractris. GeométricasTamño y forma de partic.Tamaño y orientaciónOtras característicasContenido de aguaContenido graso
Quebradizo
Madurabilidad,Gomoso
Aceitosidad,Grasosidad.
Blando, firme y duroDesmenuzable, crujiente, quebradizoBlando, masticable, correoso.Corto harinoso, pastoso, gomosoFluido, viscoso.Plástico, elástico.Pegajoso, pegadizo.
Arenoso, granujiento.Fibroso, celular, cristalino.
Seco humedo mojado, acuosoAceitoso, graciento
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Percepción de la luz de una cierta longitud de onda reflejada por un objeto.TonoIntensidadBrillo
Propiedad sensorial que se mide más efectivamente de forma instrumental
Fuente de iluminación
Superficie del objeto
Ojo
Iluminación del lugarNo proporcione color adicionalHabitación color neutro No afecte estado de ánimo
COLOR
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COLORFuente de iluminación
Superficie del objeto
Ojo
ROJAS
VERDES
AMARILLAS
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COLORFuente de iluminación
Superficie del objeto
Ojo
Escala de color (numérica, verbal)
selección por color clasificación en grados de calidad
colorantesluz roja o naranjarecipientes de color
ENMASCARAMIENTO
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“COMER CON LOS OJOS”
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percepción, por medio de la nariz, de sustancias volátiles liberadas de los alimentos
Clasificación difícil: diferentes componentes o notas dentro del olor característicos
CualidadIntensidad
Cuanto más volátil es una sustancia, más rápido se percibe su olorA igual volatilidad, se detecta más rápidamente la de menor PmImportancia de la geometría molecular y grupos funcionalesInfluencia de la cualidad
e-noses: narices electrónicas
OLOR
SAR, QSAR = Quantitative Structure Activity Relationship
Ax = Cx / ax
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OLORAx = Cx / ax
Compuesto
Sulfuro de dimetiloß-Damascenona3-Metilbutanal1-Nitro-2-feniletanoEugenolMetionalÁcido 3-metilbutírico
C (µg/kg)
200014246610032000
Umbral olfatorio (µg/kg)0.30.0020.2260.2250
Valoraromático6.7 x103
7x103
1.2x103
3317158
Análisis del espacio de cabezasGC/olfatometría (noticias técnicas del laboratorio,3 (2005)12-14)
e-noses (Trends in Analytical Chemistry, 24 (2005) 57-66)
Sustancias aromáticas de concentrado de tomate
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Contaminación de olores
Permeabilidad a los olores en diversos materiales de envoltura
Encapsulación de olores
Persistencia (ventilación)Costumbre (pruebas rápidas)
OLOR
InteraccionesPrecursores
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Concentración umbral: Concentración mínima a la cual la mayoría de los jueces pueden percibir correctamente el gusto en cuestión.
FLAVOR, SABOR = OLOR + AROMA + GUSTO
IntensidadRapidez (cítrico)
Persistencia o regusto
GUSTO
Ej: sabor dulce
Presencia de un sistema donador/aceptor de protones que interacciona con otro complementario en el receptor, mediante dos puentes de hidrógeno. Además interacción hidrófoba (el poder edulcorante crece con la hidrofobicidad hasta un límite)
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GUSTO
Poder edulcorante referido a una sustancia: cociente de concentraciones de disoluciones del mismo dulzor
F (Cs) = Cs / Cx
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La evaluación sensorial trabaja en base a paneles de degustadores denominados jueces, que hacen uso de sus sentidos como herramienta de trabajo.
Los jueces se seleccionan y entrenan con el fin de lograr la máxima veracidad, sensibilidad y reproducibilidad en los juicios que emitan.
Es posible obtener el mismo grado de seguridad que en un método instrumental teniendo la ventaja de que la sensibilidad de una prueba de evaluación sensorial es mayor.
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Juez experto: persona con gran experiencia en probar un determinado tipo de alimento, y posee una gran sensibilidad para percibir las diferencias entre muestras y para distinguir y evaluar las características del alimento
Juez entrenado: persona con bastante habilidad para la detección de alguna propiedad sensorial y que ha recibido cierta enseñanza teórica y práctica acerca de la evaluación sensorial (panelista: miembro de un grupo de evaluación sensorial, 7-15)
Juez semientrenado o de laboratorio: persona que ha recibido entrenamiento teórico, que realiza pruebas sensoriales con frecuencia y participa en pruebas sencillas que no requieren de una definición muy precisa de términos o escalas (10-20)
Juez consumidor: personas que no tienen que ver con las pruebas, ni trabajan con alimentos ni han efectuado evaluaciones sensoriales periódicas, tomadas al azar (consumidores habituales o potenciales) (30-40)
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Cuando los métodos instrumentales se aplican a análisis de trazas, en que se alcanza el límite de detección del método, la mayoría de las veces es posible, percibir claramente “algo” en el sabor y aroma.
Se evidencia lo que Jellinek llama el “detector biológico”.
Como ejemplo tenemos los valores de umbral de estímulo para olfacción:
etilmercaptano 4.5 x 10-15 g/L ácido butírico 8.8 x 10-13 g/L
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Muchos han sido los esfuerzos de los investigadores para reemplazar las pruebas sensoriales.
Así, por ejemplo, se estudiaron varios pruebas instrumentales para medir calidad de leche en polvo con el fin de remplazar la prueba de puntaje usado en el análisis sensorial del producto, se usaron las siguientes pruebas:
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•Absorción de O2 y H2O del polvo•Valor de peróxido y clorofila de la grasa.•Estimación del pardeamiento del polvo.•Medición de la fluorescencia.•Estimación de los cambios en el contenido de peroxidasa. •Solubilidad por centrifugación.•Coagulación por ácidos y cuajo.•Acidez titulable•pH•Volumen de espuma, etc.
Finalmente, se concluyó que la evaluación sensorial era el método más preciso para medir la calidad de la leche en polvo.
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La percepción se produce cuando el observador ha recibido un estímulo de magnitud igual o mayor al umbral, y comprende la:
•Filtración•Interpretación•Reconstrucción información que reciben los receptores sensoriales.El estímulo consiste en una emisión de energía emitida por el objeto que es captada por el receptor
Los estímulos que se producen cuando el observador se percata de la existencia de un objeto, producen sensaciones cuyas características están en función de las características del objeto.
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La cantidad mínima de energía requerida para producir una respuesta sensorial se describe como umbral sensorial
El umbral máximo o umbral de saturación, es la máxima concentración o intensidad del estímulo que puede ser captada, es decir, si se aumenta la intensidad del estímulo, la respuesta es la misma.
El umbral de identificación es la cantidad mínima de estímulo que produce la identificación de el 50% de una población dada.
El umbral de detección se define como el estímulo físico mínimo capaz de producir una respuesta sensorial en un 50% de la población.
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El umbral de diferenciación corresponde al incremento mínimo del estímulo, requerido para producir una diferencia detectable en la percepción.
Tanto los órganos de los sentidos como los receptores sensoriales que se usan en la percepción de los alimentos, determinan la calidad específica de la percepción.
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Esquema de la calidad sensorial de los Esquema de la calidad sensorial de los alimentos:alimentos:
El sentido de la vista nos informa sobre la apariencia del alimento: estado físico, tamaño, forma, textura, consistencia color.
La estimación de estas características hace que los otros órganos sensoriales se preparen para sus propias percepciones haciendo más intensa la respuesta. Salivación o nauseas por ejemplo.
El impacto visual, es un recurso de amplio valor en la industria de los alimentos.
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El sentido del tacto y los receptores táctiles nos entregan información sobre la textura, forma, peso, temperatura y consistencia del alimento. Estos receptores se ubican en manos y boca (labios, mejillas, lengua y paladar).
Las sensaciones táctiles influyen notoriamente en el placer de comer.
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El proceso de la audición está también asociado al proceso de comer. Los sonidos provocados por el morder o masticar un alimento complementan la percepción de textura del alimento y forman también parte del placer de comer.
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El sentido del olfato, al igual que el sentido del gusto, es estimulado por energía química principalmente. Es capaz de percibir algunas moléculas diluidas en el aire.
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El sentido del gusto, tiene sus receptores ubicados en la boca, principalmente en la lengua, paladar y labios. Estos receptores no son rigurosamente específicos una determinada calidad de gusto, a veces un receptor corresponde a un determinado tipo de azúcar y no otro tipo de edulcorante y si a algún compuesto amargo.
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La información captada por los diferentes receptores sensoriales es transmitida en forma de potenciales de acción hasta el cerebro, donde es interpretada.
Es aquí donde cobran importancia las interacciones sensoriales y las asociaciones psicológicas, y así hay asociaciones entre color y temperatura, textura y gusto, color y olor, etc.
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Así por ejemplo, un color azul parece más profundo y oscuro si se presenta acompañado de un sonido suave, y parecerá más claro si el sonido es agudo.
Hay diferencias en la sensibilidad individual a gustos, sonidos, formas, iluminación, colores, olores, etc. de tal forma que cada uno de nosotros tiene una imagen global del mundo.
Esta variación es reforzada por la educación, nivel social, cultura y personalidad así como la actitud.
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Área de pruebaTemperatura de las muestrasHorario de las pruebasCantidad de muestra (15ml, 25g)VehículosDilucionesNúmero de muestras (5)Entrenamiento
PRUEBAS
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AfectivasEl juez expresa su reacción subjetiva ante el producto, indicando si le gusta o disgusta (grado de satisfacción), si lo prefiere a otro (prueba de preferencia) o si lo acepta o rechaza (prueba de aceptación).
PRUEBAS
Escalas hedónicas verbal y gráfica
Descripción Valor
Me gusta muchísimoMe gusta muchoMe gusta bastanteMe gusta ligeramenteNi me gusta ni me disgustaMe disgusta ligeramenteMe disgusta bastanteMe disgusta muchoMe disgusta muchísimo
+4+3+2+1 0-1-2-3-4
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DiscriminativasDiscriminativas
No se quiere conocer la sensación subjetiva que produce un alimento a una persona, sino que se desea establecer si hay diferencia o no entre dos o más muestras y, en algunos casos, la magnitud o importancia de esa diferencia
PRUEBAS
Comparación apareada simple: presentación de dos muestras y comparación de una propiedad sensorial indicando cuál de las dos tiene mayor intensidadPrueba triangular: Se presentan tres muestras al juez, de las cuales dos son iguales, y se pide que identifique la muestra diferente.
Prueba de comparaciones múltiples: comparación simultánea de varias muestras, refiriéndolas a un patrón
Prueba de ordenamiento: Varias muestras que difieren en alguna propiedad, se pide que se coloquen en orden creciente o decreciente de dicha propiedad
Control de calidadSustitución de ingredientes
Efecto de modificaciones
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DescriptivasDescriptivasSe trata de definir las propiedades del alimento y medirlas de la manera más objetiva posible. No es importante la preferencia, ni las diferencias, sino cuál es la intensidad de los atributos del alimento
PRUEBAS
Calificación con escalas no estructuradasCalificación con escalas de intervaloCalificación con escalas estándar
Calificación proporcional
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Medición de propiedades con respecto al tiempo: percepción retardada o persistencia (regusto)
Establecimiento de relaciones psicofísicas o psicoquímicasRelación que establece una interdependencia entre
evaluaciones sensoriales y mediciones físicas o químicas para un alimento
Determinación de perfiles sensoriales
PRUEBAS
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Una de las cuestiones que ha ocasionado, mayor confusión es la definición de la objetividad de los resultados de la evaluación sensorial.
Se sabe que lo subjetivo pertenece a la experiencia individual, la que puede ser observada o informada solamente por la persona implicada y está sujeta a la influencia del temperamento, personalidad y estado de animo del individuo.
Objetividad de los resultados
Los buenos gastrónomos conocen muy bien la calidad sensorial de un plato elaborado. Su olfato y su gusto se desarrollan por medio de la experiencia, de manera que son capaces de distinguir componentes presentes aún en cantidades muy pequeñas.
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1. Factores de personalidad o actitud.2. Factores relacionados con la motivación3. Errores psicológicos de los juicios.4. Factores que dependen de la relación entre
estímulo y percepción.5. Adaptación.
ASPECTOS PSICOLÓGICOS DE LOS EVALUADORES
De la gran variedad de factores que ejercen influencia sobre la evaluación sensorial, se pueden considerar 5 grupos esenciales:
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A. Individuos analíticos y sintéticos.Analítico. Capaz de concentrarse en detalles, observa los
problemas con orden. (DIFERENCIAS)Sintético. Aprecia el conjunto integralmente y olvida los
detalles. (“SCORE”)
1.Factores de personalidad o actitud.
Diferencias en percepción, inteligencia y habilidad intelectual entre los individuos.
B. Individuos objetivos y subjetivos.
Objetivos. Reacciona lentamente dando cada detalle ordenadamente.
Subjetivo. Realiza una inspección amplia, enfatiza su propia opinión o gusto personal.
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C. Individuos activos y pasivos.
Activo. Trabaja racionalmente tratando de plantear una hipótesis.
Pasivo. Procede a tientas, guiado por las impresiones inmediatas.D. Individuos confiados y Cautelosos o
precavidos.
Confiado. Ve todo de un vistazo, se arriesga a cometer errores.
Precavido. Informa solo lo que ha asimilado y no siempre expresa su opinión por no caer en errores.E. Individuos que reaccionan al color y la forma.
F. Individuos visuales y táctiles.Visuales. Observa al mundo a través del estímulo visual principalmente.Tactiles. Responden principalmente a estímulos cinéticos o de tacto, “la mano guía a la vista”
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Medición de propiedades con instrumentos que se rigen con métodos físicos, tenemos básicamente: Consistencia y deformación (reología), conductividad, capacidad calórica y los calores latentes y cambios de fase
Conductividad es una propiedad para determinar la cinética de penetración del calor en cuerpos sólidos.
Problemas de transmisión del calor.
Se encuentra extensamente en la bibliografía para muchos alimentos.
Es conveniente a menudo poder obtenerla de la composición del alimento.
A continuación se presentan algunas correlaciones:
Conductividad
PROPIEDADES FISICAS
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La mayoría de alimentos tienen un elevado contenido de agua que las propiedades del alimento se acercan mucho a las del agua.
Las siguientes correlaciones predicen k de la gran mayoría de alimentos (de todos los listados en la tabla) dentro de un 15% de error.
• Agua a 20ºC; kH2O = 0,597 W m-2 ºC-1
• Frutas y vegetales con contenido en agua superior al 60%; k = 0,148 + 0,00493 xH2O
PROPIEDADES FISICAS
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Para carnes con contenido en agua entre el 60 al 80%;k = 0,08 + 0,0052 xH2O
Para cualquier alimentok = 0,25 xHC + 0,155 xP + 0,16 xGR +0,135 xCZ + 0,48 xH2O (todas en W m-2 ºC-1)
Donde xHC , xP , xGR , xCZ y xH2O representan las fracciones másicas de hidratos de carbono, proteínas, grasas, cenizas y agua respectivamente.
PROPIEDADES FISICAS
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Necesarios para calcular cambios de entalpía a temperatura constante.Al igual que el anterior existen tablas de referencia para la mayoría de los alimentos.Para alimentos compuestos, pueden usarse las siguientes correlaciones basadas en su composición• Para carnes, pescados frutas y verduras con contenido en agua superior al 50%
Cp = 1,675 + 0,025 xH2O• Para cualquier alimento de composición conocida
Cp = 1,424 xHC + 1,549 xP + 1,675 xGR +0,847 xCZ + 4,187 xH2O
(ambas en kJ kg-1 ºC-1)
PROPIEDADES FISICASCapacidad calórica
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En el procesado de los alimentos ocurren con frecuencia cambios de fase cuyos requerimientos se han de prever en los intercambios energéticos del proceso.El cambio de fase más importante en términos energéticos es el de la congelación y vaporización del agua contenida en losAlimentos.También tienen importancia cambios de fase en el procesado de grasas como la mantecade cacao en la fabricación del chocolate.Los datos importantes de un cambio de fase son la temperatura a la que tiene lugar (o intervalo detemperaturas) y el cambio de entalpía.
PROPIEDADES FISICASCalores latentes y cambios de fase
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Análisis sensorial en el desarrollo y control de la calidad de alimentos, R.P.Carpenter, D.H.lyon, T.A.Hasdell, Ed. Acribia, Zaragoza, 2000.
La evaluación sensorial de los alimentos en la teoría y la práctica, A.Anzaldúa-Morales, Ed.Acribia, Zaragoza, 1994.
Introducción a la bioquímica y tecnología de los alimentos (II), J.C.Cheftel, H.Cheftel, P.Besançon, Ed.Acribia, Zaragoza, 1992
Química de los alimentos, 2ª ed., H.D.Belitz, W.Grosch, Ed.Acribia, Zaragoza, 1997
BIBLIOGRAFÍA